INGENIERIA
OUIMICA
SUMARIO
'"
TE
LO
IA
IPO
F. Latre
J. CONTRO
DE PR
31 39
A. Plan
CESO
A.
Anaya AL
45
ACENAMIENT
DE CO
BUSTIBLES, po 1. Riera
BUSTIBLE
1. Teixid6
53
MANTENIMIENTO
Solabarria
C. Ba Iturbe
59
EDIO AMBIENTE
1. L.
a F
67
SEGUR DAD
73
Cafiete
J.
Boch.
Recasen
E. Velo
EA
(I), po C. M.
87
PROYECTOS
81
A. OTRO
ARTICULOS
PRODUCTO DERIVADO DE po C. Benavide
PETROLEO
M. E. Quirog SE
PARTfR DE
CARBON
E. A. Campanella
--------
95 101
IONES FI..JA
Editoria
11 13 10 109
DIMENSIONAMIENTO
1. INTRODUCCION primera
fi-
fa segund
al da
dimensionamiento
finale
rn st ar
de contro
co
(valvulas
Veracruz
sigu endo
cu caudal de la valvul
para terminer
pr COil
ad va vulas.
una de una
ac on valvula.
tina es rang
SOil
exprea-
ecuacion
pa
ue
isma
Cl·. introducid
fa me odolog
descrita ell
ue aque la
la
es en resibles La ecuaci de ener ta es equiva en al es ab ec miento na
ac
ar
co trol sigu
en
Cangrejera. Se seleccionaro rres ca-
el
una planta industrial
va vula ener
ecuaciones incorporan coeficientes de recuperacion Lacavitacion
as co sideracioefe
2.DIMENSIONAMIENTO PARA FLUIDO INCOMPRENSIBLES
or
ap efin ci n. eI coeal
ac on
roducien
uede se escrit
como
glr [.'1+-~-+-··-+--+ql"
"C +----
-_ ...:.....2
l'l (I)
g<
F. El procedi-
miento
M'E"R'Os,
s»
~CALDO· V I Z C A Y ; -ox:
SA In
ALEJA:"'iDRO ANAY DCRA~D Institut Me]icano
arnien
del. Petreleo r\(;
fE
I . ()Lr:\ lie.;
oro
11 \ IB R
1 99 ~
istradas po lo tabricanres.
un v.ilvula
co trol
el
45
~-------------------------------------------------
Ira
cuudrada
Fig.) Con la
ecuaciones podemo escribir
Regimen
de ttuio.
(6)
(5).
I' Pd ~ljj1~l
Por tanto. laecuacion se escrit como
r6
puede
.1~~-p1 P,
~ _V E _ N
_ _ C O N T PA~CT_A_ _ QmJx=
elo
Ia
!':,Pm,;x
es 10
de tun idimensiortal escrit como
ermino
ex
r av e
la Figura
considerar
(9) constituye
I~ ecuadimensionarniemo pro-
(4)
em jo
La ecuacion
cion (3)
esta e c u
siguiente:
El fluido es incompresible. eg en er EI tlujo es unidimensional. El f1ujo esta en regime rurbulento, No ha camb fase 'e el luid
de Ia restric ion los ermico (energfa nterna
ar minute (GPM
ga ones pe
ulga
cuad ada.
cuando
lgunas ve-
res) se ncre nentan me te pr porc orrale al cuad ad Ia el ci ad (1.], par 10 eonvenient represenrarlas po la siguient ecuacion:
aintroduversio
de unidades experimentalrnenre
(5)
K\ ie te
edir directamente
CI'.
pasar ar
uj
am
p un t estr
iam
un cion po
traves
l'
proporcionalidad, .• es llarnada coef cien de erdi as disponibte. es eterrninad ex erimen al en e. cu (4)·y (5) la
restric-
co el area co mediante Ill.velocidad rrespondie te euaJquie unto Q=V)A.,=~
bien estes terrninos
.I2(P
2)
otra
se cancelan.
o s e r n in o
termino, VI"
46
e rm ic o
midad exa miento [21.
procedi-
gura 2. La es ec ficaci nes. titudes
,· = =
Pp"'do Pdgua
(7)
es
exac
ci
flujo. temperaur
=--+P,+H
de Ameri-
lnsrrumentistas
una exactitud ap oad as ximadar nt 5% Se alirneru agua es rr prueba un temperat ra 68°F.
disipada
bi
es
(6)
va p,fluido lre
ar
el a gu a
valvula
es on
presion b a
I~GE!'JIERIA QUMlC.,,
de entrad ne
Es
DICIE).-n)R£ l~~-l
alcular lo siguientes
'.aes
parametres
Fig.2. Sistem para ptueba
(7)
po,;leriormente [3].
(6 pued
_C ef ciente el lujo (C Fact de caudal cr tico (Fy). Faelor de correlacio geome[riade la tuberi (Fp). _F ec de Reynolds (FR)
10 ul iple
rienen qu efec ar
ex e-
9)
sionamiento.
·namiento pro'01
2.1. PROCEDIMIENT BASICODE DIMENSIONAMIENTO Para rnucha aplicaciones es necesa
jf) cuando en libras ibajar ca on, fun-
T AB L
0qu
os actore correcci r e s , Es factores cuan
RECEPTOR
C ON ST AN TE S
cl pe ti en so inco
NU MER CA .'
d.D
._
introdu-
0,0865 0,865
---
/hr
kPo
1.00 (10)
ntalmente .s conve-
~Cv.
de Cv 'e1aciona-
2,2. CONSTANTE NUMERICAS
--
la Societe Ameriunifor
N.
2,3. FLUJ
omen
N,;~
CRITIC
da
N:i_
..
[rica. Es -nte para .~!BRE 199
76.00J 17.300
/hr gpm
crementa se
al ula. En real ad
2.73 7, 63,3
,948 94.8 19.3
ci
kg/hr Ib/hr /hr /hr seth kg/hr kg/hr Ib/hr
22.4 2.240 7,320
N.,'
86,5 865 00
kPo bar psio
kg/he!
1.360
as elac ne
rnm
eentistokes centistokes
rnrn
---
4,17 41
de 68°F, 'ntrada
e:
~nm. In.
N~., 0,00241 1,00J . ~~
procedi-
de sistefiles, exac in dadas !l equipo as como er calcuap oalimenta
0, 00214 89
N2
kg/hr kg/hr Ib/hr
.--
kPa ba
psio
degR
kPo
degKIdegK
ba
psio /hr /hr seth
kg/m kg/m Ib/ft
kPo ba
psio kPa bar psio
---
la tem-
Fig,J, Representaeio normal 01 semleritieo
lu til
cn
continua 6P
FLUJO
2 .4 . C A V IT A C IO N
fl jo
01 ctitico.
Como mencionado ante riormerue, cuando se incremen
L L lJ O C R IT iC O
'F~:~
incremenrandohabilidad de
v 3 vu!a para
da fluj
tran ieio
idenrificada
des iacion ell flujo
flujo
oe to
SE
caivelocidad de al cavitacion
disminuy
I C RI nC O
zon
11
r..
enla
cavitacion 3) La ca
tigura
ac
ORMAl
riormente.
la ,j 6P e - a a un~ se. presenta
(punto
I -
FLWO
ej sernicritica
dos
es
~~
vi ades en ro det quido el so implosio esas cavidade
figura
3)
se
fenomeno
tua-
dimensiona-
ar as te
dimensionand
ep ravesd
un orific
restriccion,
na
un e, av
sion a um e nt a
l a v el oc id a
presio is inuy en en ct 4). presion d i fe re n ci a s uf ic ie n -
d i sp o si ti vo , l a presio ue
mini disrninuir ce ca
ocurre, elliquido m o d in a rn ic a m en t e
i n es ta b l
se vaporiza parcialrnente. El fluido ahoraconsiste en
realiza
ax
la presion disrninuve
zona sernic ftic
i-
ma
ad ci na
ac
as
ab
vula pued mane ar co ci
traves
pecificadas,
ment
ever irse
es ad
en 10 re io restttcctot:
vapor-liqu do es co oc do co ci
es
10 veloeida
iqui o, EI
proceso de cambio de f a s l fq ui d o
ltquido
fuente
comoos
Fig.4. pa un
la presion
de vapor, la fase apor de 1 a n ez cl a s e h ac e t er rn od in am i -
conjun er
ca
Ia presio
co aj
resion
rnezclas liquido-vapor. Si la presio
dimensionam i e n t o la p o s ib l e o c ur re n c i
na
cuando
vecindades
Sf,
a r e a secciona reducida su
cidad es restablecida al cu er pa ciaIme te crea dose
ma
lUDIO
de. la mezc\a disminuye. Eventual mente e s t d i sr n in u c io n en I a d e n si el velocidad
an
mo
la valvulas.res
pued raer roblemas de ruido, vibracion se esponsable el es as de la valvula.
emas
eausados
en
(/
cavi ac on
al ar ct
rfsticas de incompresibilidad.
ci na
..
uauloo
in
tegridad estrucrural,
/.
P RE S O N D E V A P O
u-
dado ca s u fi ci e nr e i n te n s i dad, proximidad tiempo, eden emover ei estes
Zr-----~--~~---"~·------~ UJ'__-~
YEi.OCIO~p
Ja
su erfici de ma er al el jets de
caracteEl m e ca n is rn o e x ac t flujo crttico mente c on fi rm a do . U n camiar en en er esre fenorneno podna ser el consideez ra contracta, Como presio ismi uye, la en
ca
Pa 10dich
podernos 'T
uien es
anteriormente, si ar re er miento
exista la cavitation
L " O EN lE R
Q U 1 IC A. ·
D IC IE . o 1B R
1 99 4
ad
u me -
mcrernen, in pU to
rela,iI"lP
~uid;J la en ra ya J o O ' la valvula. Esto es. ap re e, ta resent b~ri corrient arriba te abaj de lavalvula,
vdlvu/as de
no debe en corrien-
present tacion
Ins cuales :ldos ca.isterna l.f-
cavidades ad qu na ar es nensionale COntrol. en cuen ruid
PI
entrad el Iiquid eber ~swr como tluido subenfriado. a me n ljuido la entrada. pero en estado ,alurado cual uier caid de re ,ion iraves-d la valvul debera resultar en un vapo residual presalida de l a r ni sr na .
.rte
inter-
la presio ve co
I_.Sion ;._-nan lapresion mayor que de vapo rodinamide nueva.fquido. EI ·e liquidoaibio de fa .iquido la
" ~
-
G L 08 0
de presion.
- -
I BA J
R E CU ? EM C! ON )
puede
av Ia sali
xi
.I
II:
pre-
caracterizacio al vitacion na
de la funcionalida er ca al ul qu recupera an ferencial de pres entr la presion de entrad de ve contract es co oc da apropiadamente como vula peracion Contrariamen e, si so un pe ue io p o c en ta j e s e cu pe ra do , las valvu-
es ar en un cond cion co plea, en es al un ap r. bv amente si es tuvier presente vapo la entraal naves de e st a p ue d e esulta en un formac on ad ci na au sencia la entrad se irnporimariar enre porq el dirnen sionarniento de un valvul e s c o ns i derablernent ma complicado cuan co vapo (flujo ados fuses).
en es cion en tr la
que la co nc de
esas
fluido os condic ones
la cavi ac on
trae como consec en ci un dafi potencial, el dirnensionarniento de ad
ar
su-
co trolar la ca itac n.
benfriado.
de lfquid
Elflashing, de pres
f1 en In permanece fase vapor. Esquernaticamente lo erfile ar lu confiashing cavitacio so contrasta-
2.5 EVAPORACION (FLASHING) ESPONTANEA
es al na ferenc ales en
iden ec at ct
aj recu eracic prorecuperacion av
EI flashing
en rizaci
po debajo
la limitacion de fl jo a ve s de la valvula. sino rarnbien
el !iqu do en la cercar as
Fig,.6. Perfiles de p re s
pa
fl
con cavitocton yf1ashin
iques son te intensitiernpo, nteriores vaide caracte-
iormente, sitos no
P 2 c A lJ I A C lO N )
tien
ec pe ac on
on la
19
globo,
que cavitacion ugar en cual uier aplicaci
LU
II:
",~",V""l
- -- -- -- -- -- -- -- -
';lASHING
condiciones: er es ad en al sion diferencia disponible
. \j BR E
.>:
ef ba
hast
11
la
recu eracio
nu ea se ec pe
siguientes requerimientos ec ac Iluj co flashing vula:
iii
diciones de saturacion,
EI co ce
al ul
Lo
V EN A C O N TR AC T
tacion.Dumecanico material rro er de
recuperaci6n
fi ur
la val-
_La
oi
r -
.l
.a
en la apiicaciones delj/ashing,
Fig.S. Vdlvulosde
la salida
al DlSTANCIA
Fig.7. Relaci6n de presio (agua).
eritic
Fig. 8.Re/ocion
de presio ctitic (ffquido diferentes de agua
la ropiedades re mo inamicas el luid pa predecir la m~;; im p re s o n d if e e nc ia l p e n is ib le . esto
tl ida justarnem-
fl u. lv
sion
c rf ti co ,
es
prerelacio,
ntirnament
nado
racion de presio como:
se define
II rimentalrnente
estilo
valvula aracte ts ca presion II s e m u es t a n
de
de
peracion de Tabla FL
ESIOS
c lu ye n
flashi
cons erar do qu no ay vaporiza cion. Es ac uede se calculaan ac
qu deja Ia cavitacion Si es rnen qu PI' ha ra co dici de se vici ue ndicaf as hing. el procedimiento.de dimensio namien eber se aume ta on un revision po fluj crftico, ce
para valvulas tipo de valvula.
presion
la presion
entice
li
la
El a c
cu ac do, FL' combin la caractensticas presion
ca
flashing
F ig . 9 . Factor de f/ujo ctitic
caudal enrico
entr tarnarios Iabricanres de un mismo ramano
va ac on
vs teiocior:
establecido es es
va u e den
de presion.
flujo
los d e n a
riti
f ac to re s
Fr
de correcci6
2,6, DETERMINACION CAliDA
CRITIC ac
co. Fy, cu
o.
ac
r\
"\
al
O.t
\"
0.<
~,,'" ""'-'" r"\." r\
r-,
~"'
~~
~:::s
o.~
valvula
00 •.
1.
'0
Id v.ilvula INGE~IERIA
Qll~tlC.
D IC " lE ~ lB R E
1 'f 'J J
i~~~
--
Fig, 0.
NOMENCLATURA
FR
la maxima ls ble, csto
A: re secc onal C~: valvul (hquido),
ustamem-
fl jo
F:
presio
~rl
critica,
L: Factor de recuperacion
Ie relacio. Je recupe se define
I.,P"
I\..
,II:
12
ac p: correccion por geometrf de la tuberia. ct eLp:, cu eracio pres geoex sten accesorios nontaj tale como reducciones. tees. ua do no ex sten accesorios LP es gual FL
Factor Reynolds. y: Fact el g:
la Tabl FL' no intamafios icantes de
:.:'~o~~
ser generalizados figura la siguierite ecuacion
entrada. particular condicio.\gra va pueden
l ac io n e
e x is te nt e
normalmern factor re ac nado
de
resion crftica,
Leon
del metodo
de
usados
de dimens onamie to
(9
1 99 -
ef disponibles experimental Km: Coeficiente de recuperacion de presi6n. 3,···
Pf Pres
es et ca fluj ar iba (absoluta). Pf e s at ca jo (absoluta). c: Presion cntica (absolura). Pv: ui do (absoluta),
T AB L F AC T
R E S R E P RE S E NT AT IV O M AN O N TE R
DE
C AR RE R MP ET
D i e cc io n d e flujo
Puerto se cill
T ip o d e i nt e no re s
tcoon sencillo
Ambos
0,85·0,95
do le
Ambos
Iopon contorneado
0,8 -0,90
Puerto sencillo
Flujoa obri
Icpon contorneado
0,85 0,90
Puerto sencillo
Fluj
Iopon contorneado
0.75·0,85
GlOBO:
Dobl
GLOBO: GLOBO:
puerto
cerror
ANGULO
Flujoa abri
Iopon contorneado
0,85 0.90
ANGULO
Fluj
Venturi
OAS- 0,55
BOLA
Caracterizado
0,60·0,65
BOLA
Orificio reducido
0,55 0,60
cerrar
total
0,55·0,65
MAI(IPOSA I \ GE .. .- IE Rl .
. .. .
I~ CA
al ra sfer do haci os alrededores. Q: Fluj ol me rico de flui do, volumen/tiempo rc;
t---
V IS R
pie/lbf-seg-. HI
N:
De basi
GLOBO:
i.
caudal crftic
g,,:
Pc
T Ip o d e valvula
t:
factor
12 lacicna el termin
./"p:-
presio
Iujc
umero de
veda
'i
tarnario
per
D IC I ; . B R
IqW
critica. I: Ener fa in erna fluj arriba ..
el fl id
Ener fa nter el fl id abajo. Ve oc da de fluido fluj arriba. de fluido fluj Vf Ve oc da abajo, Trabaj proporcionad el fluido fluj
zl: Elevacio
fluj arriba z2 Elevat on lu abaj p: Densidad de fluido Densidad relativa 51
